Question

(14分)  某研究性學習小組對過量炭粉與氧化鐵反應的氣體產(chǎn)物成分進行研究。

   （1）提出假設  ①該反應的氣體產(chǎn)物是CO₂。

②該反應的氣體產(chǎn)物是CO。

③該反應的氣體產(chǎn)物是               。

   （3）設計方案  如圖所示，將一定量的氧化鐵在隔絕空氣的條件下與過量炭粉完全反應，測定參加反應的碳元素與氧元素的質(zhì)量比。

（3）查閱資料

氮氣不與碳、氧化鐵發(fā)生反應。實驗室可以用氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉（NaNO₂）

飽和溶液混合加熱反應制得氮氣。

請寫出該反應的離子方程式：                                       。

  （4）實驗步驟

     ①按上圖連接裝置，并檢查裝置的氣密性，稱取3.20g氧化鐵、2.00g碳粉混合均勻，放入48.48g的硬質(zhì)玻璃管中；

②加熱前，先通一段時間純凈干燥的氮氣；

③停止通入N₂后，夾緊彈簧夾，加熱一段時間，澄清石灰水（足量）變渾濁；

④待反應結(jié)束，再緩緩通入一段時間的氮氣。冷卻至室溫，稱得硬質(zhì)玻璃管和固體總質(zhì)量為52.24g；

     ⑤過濾出石灰水中的沉淀，洗滌、烘干后稱得質(zhì)量為2.00g。

步驟②、④中都分別通入N₂，其作用分別為                              。

（5）數(shù)據(jù)處理

試根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析，寫出該實驗中氧化鐵與碳發(fā)生反應的化學方程式：

                                     。

（6）實驗優(yōu)化  學習小組有同學認為應對實驗裝置進一步完善。

     ①甲同學認為：應將澄清石灰水換成Ba(OH)₂溶液，其理由是                   。

     ②從環(huán)境保護的角度，請你再提出一個優(yōu)化方案將此實驗裝置進一步完善：      。

 

Answer 1

【答案】

(14分）⑴CO₂、CO的混合物（2分）

⑶NH₄⁺+NO₂^—N₂↑+2H₂O（3分）

⑷步驟②中是為了排盡空氣（1分）步驟④是為了趕出所有的CO₂，確保完全吸收（1分）

⑸2C+Fe₂O₃2Fe+CO↑+CO₂↑（3分）

⑹①Ba(OH)₂溶解度大，濃度大，使CO₂被吸收的更完全；M (BaCO₃)＞M(CaCO₃)，稱量時相對誤差小。（2分）

②在尾氣出口處加一點燃的酒精燈或增加一尾氣處理裝置（2分）

【解析】